Werdenberg et. al - Strömungslenkung an der Taverna (2012)

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CO 2 -KOMPENSATION IM INLAND? STRöMUNGSLENKUNG AN DER UNTEREN TAVERNA Am Voralpenfluss Taverna in Wünnewil-Flamatt, Kanton Fribourg, wurden 2011 auf ca. 550 m Län- ge Lenkbuhnen eingesetzt. Es handelt sich um die erste grössere Umsetzung dieser modernen, strömungslenkenden Bauweise in der Schweiz. Die unauffällige und kosteneffiziente Methode er- möglichte es, auf den Längsverbau der Ufer weitgehend zu verzichten sowie ein naturnahes Gerin- ne mit vielfältiger Morphologie und optimaler Längs- und Quervernetzung zu schaffen. Niels Werdenberg; Tobias Meile; Roland Steiner, Basler & Hofmann West AG NEUE WEGE IM NATURNAHEN FLUSSBAU EINLEITUNG 2007 wurde das am kleinen Voralpenfluss Taverna gelegene Dorf Flamatt (FR) von einem Hochwasser verwüstet. Der ange- richtete Schaden belief sich auf 3,5 Mio. Franken. Im Auftrag der Gemeinde Wünnewil-Flamatt und des Tiefbauamts des Kan- tons Fribourg wurde daraufhin ein Hochwasserschutz- und Re- naturierungsprojekt für die untere Taverna erarbeitet, bei dem Lenkbuhnen zur Strömungslenkung miteinbezogen wurden. Zwischen Frühjahr 2011 und Frühjahr 2012 wurde das Gewäs- ser in drei Etappen vom Bahndamm durch das Dorf Flamatt bis hinunter zur Einmündung in die Sense umgestaltet. Entlang der renaturierten Abschnitte wurde gänzlich auf Ufersicherungen durch Hartverbau verzichtet, stattdessen stabilisieren Lenkbuh- nen das Gerinne. Auf Abschnitten mit beengten Platzverhältnis- sen wurde der bestehende Uferverbau belassen. Hier wurde das Gerinne u. a. mit Lenkbuhnen ökologisch aufgewertet. Für die betrachteten Abschnitte (Fig. 1) liegt das Bemessungs- hochwasser bei 38 m 3 /s (HQ 100 mit Hochwasserrückhalt im Oberlauf). In den Abschnitten mit den Lenkbuhnen beträgt das Längsgefälle zwischen 10 und 16‰. Die maximalen Schlepp- kräfte an der Sohle betragen in den Abschnitten ohne Längsver- bau rund 200 N/m 2 bei 38 m 3 /s. Mit dem Einbau von rund 40 Lenkbuhnen für Uferschutz und Gerinnestrukturierung auf insgesamt 550 m Länge entstand an der unteren Taverna die bisher längste Pilotstrecke für verschie- dene Lenkbuhnentypen in der Schweiz und damit ein ideales 12 | FACHARTIKEL AQUA & GAS N o 4 | 2012 EPIS SUBMERGéS AU COURS INFéRIEUR DE LA TAVERNA NOUVELLES APPROCHES EN MATIèRE DE CORRECTION DES COURS D’EAU RESPECTUEUSE DE LA NATURE En 2007, le village de Flamatt (canton de Fribourg, Suisse), situé au bord de la petite rivière préalpine Taverna a été dévasté par une inondation. Les crues ont causé des dégâts de l’ordre de 3,5 mil- lions de francs. En 2011, une grande partie du cours inférieur de la Taverna, fortement aménagé, a été renaturée jusqu’à l’embou- chure où elle rejoint la Singine. A des fins de structuration et pour assurer la protection contre les crues, des épis submergés du type d’aménagement Instream River Training ont été mis en place sur une longueur d’environ 550 m. Au total, 40 épis submergés ont été installés, parmi ceux-ci aussi des constructions en forme d’entonnoir et d’escargot. C’est la première fois que des épis submergés destinés à la protection contre les crues et à la revitalisation sont mis en place à si grande échelle en Suisse. On a renoncé à un aménagement longitudinal des rives le long des sections renaturées du canal, ce qui a permis, outre l’aménagement naturel des rives, de réaliser des économies de l’ordre de 30 à 50% environ. Comme le montre les résultats obtenus jusqu’à ce jour, en cas de crues, ces épis submergés, discrets et respectueux de l’état naturel, orientent le courant vers le milieu des eaux, soulageant ainsi les rives non aménagées. De plus, la mise en place d’épis submergés a augmenté la diversité des courants, la variabilité de la profondeur des eaux et de la composition des substrats. Par ail- >

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In: Aqua & Gas, Fachzeitschrift für Gas, Wasser und Abwasser des SVGW, Nr. 4, April 2012Im Jahr 2007 wurde das am kleinen Voralpenfluss Taverna gelegene Dorf Flamatt (Kanton Fribourg, Schweiz) von einem Hochwasser verwüstet. Die Überschwemmung richtete einen Schaden in der Höhe von 3,5 Mio. Franken an. Im Jahr 2011 wurde der stark verbaute Unterlauf der Taverna bis zur Mündung in die Sense auf weiten Strecken renaturiert. Zur Hochwassersicherung und Strukturierung kamen dabei auf ca. 600 m Länge strömungslenkende Bauweisen des Instream River Training zum Einsatz, welche auf Ansätze des österreichischen Naturforschers und Visionärs Viktor Schauberger zurückgehen. Insgesamt wurden rund 45 Lenkbuhnen eingebaut, darunter auch trichter- und schneckenförmige Bautypen. Es handelt sich um die erste grössere Anwendung von Lenkbuhnen für Hochwasserschutz und Renaturierung in der Schweiz. Entlang der renaturierten Gerinneabschnitte wurde auf einen Längsverbau der Ufer verzichtet, wodurch nebst einer natürlichen Ufergestaltung auch Kosteneinsparungen von rund 30 bis 50 % realisiert werden konnten. Wie die bisherigen Resultate zeigen, verlagern die unauffälligen, naturnahen Lenkbuhnen bei Hochwasser den Strömungsangriff in die Gerinnemitte und entlasten dadurch die unverbauten Ufer. Ebenfalls wurden die Strömungsvielfalt, die Variabilität der Wassertiefe und die Subtratsortierung mit dem Einbau der Lenkbuhnen gesteigert. Im Weiteren konnten mit Lenkbuhnen auch monotone Gerinneabschnitte innerhalb des bestehenden Längsverbaus ökologisch deutlich aufgewertet werden. Insgesamt entstand an der unteren Taverna in unmittelbarer Nähe zur Siedlung eine kostengünstige und abwechslungsreiche Flusslandschaft, welche Hochwasserschutz und Renaturierung kombiniert. Das Projekt stösst bei Bevölkerung und Behörden auf breite Akzeptanz.

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C O 2-KO M P E N SAT I O N I M I N L A N D?

STröMuNgSLENKuNg AN DEr uNTErEN TAvErNA

Am Voralpenfluss Taverna in Wünnewil-Flamatt, Kanton Fribourg, wurden 2011 auf ca. 550 m Län-ge Lenkbuhnen eingesetzt. Es handelt sich um die erste grössere Umsetzung dieser modernen, strömungslenkenden Bauweise in der Schweiz. Die unauffällige und kosteneffiziente Methode er-möglichte es, auf den Längsverbau der Ufer weitgehend zu verzichten sowie ein naturnahes Gerin-ne mit vielfältiger Morphologie und optimaler Längs- und Quervernetzung zu schaffen.

Niels Werdenberg; Tobias Meile; Roland Steiner, Basler & Hofmann West AG

N E u E W E g E I M N AT u r N A h E N F Lu S S b A u

EINLEITuNg

2007 wurde das am kleinen Voralpenfluss Taverna gelegene Dorf Flamatt (FR) von einem Hochwasser verwüstet. Der ange-richtete Schaden belief sich auf 3,5 Mio. Franken. Im Auftrag der Gemeinde Wünnewil-Flamatt und des Tiefbauamts des Kan-tons Fribourg wurde daraufhin ein Hochwasserschutz- und Re-naturierungsprojekt für die untere Taverna erarbeitet, bei dem Lenkbuhnen zur Strömungslenkung miteinbezogen wurden.Zwischen Frühjahr 2011 und Frühjahr 2012 wurde das Gewäs-ser in drei Etappen vom Bahndamm durch das Dorf Flamatt bis hinunter zur Einmündung in die Sense umgestaltet. Entlang der renaturierten Abschnitte wurde gänzlich auf Ufersicherungen durch Hartverbau verzichtet, stattdessen stabilisieren Lenkbuh-nen das Gerinne. Auf Abschnitten mit beengten Platzverhältnis-sen wurde der bestehende Uferverbau belassen. Hier wurde das Gerinne u. a. mit Lenkbuhnen ökologisch aufgewertet. Für die betrachteten Abschnitte (Fig. 1) liegt das Bemessungs-hochwasser bei 38 m3/s (HQ100 mit Hochwasserrückhalt im Oberlauf). In den Abschnitten mit den Lenkbuhnen beträgt das Längsgefälle zwischen 10 und 16‰. Die maximalen Schlepp-kräfte an der Sohle betragen in den Abschnitten ohne Längsver-bau rund 200 N/m2 bei 38 m3/s.Mit dem Einbau von rund 40 Lenkbuhnen für Uferschutz und Gerinnestrukturierung auf insgesamt 550 m Länge entstand an der unteren Taverna die bisher längste Pilotstrecke für verschie-dene Lenkbuhnentypen in der Schweiz und damit ein ideales

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EPIS SubMErgéS Au COurS INFérIEur DE LA TAvErNA

NOuvELLES APPrOChES EN MATIèrE DE COrrECTION DES COurS D’EAu rESPECTuEuSE DE LA NATurEEn 2007, le village de Flamatt (canton de Fribourg, Suisse), situé au bord de la petite rivière préalpine Taverna a été dévasté par une inondation. Les crues ont causé des dégâts de l’ordre de 3,5 mil-lions de francs. En 2011, une grande partie du cours inférieur de la Taverna, fortement aménagé, a été renaturée jusqu’à l’embou-chure où elle rejoint la Singine. A des fins de structuration et pour assurer la protection contre les crues, des épis submergés du type d’aménagement Instream River Training ont été mis en place sur une longueur d’environ 550 m. Au total, 40 épis submergés ont été installés, parmi ceux-ci aussi des constructions en forme d’entonnoir et d’escargot. C’est la première fois que des épis submergés destinés à la protection contre les crues et à la revitalisation sont mis en place à si grande échelle en Suisse. On a renoncé à un aménagement longitudinal des rives le long des sections renaturées du canal, ce qui a permis, outre l’aménagement naturel des rives, de réaliser des économies de l’ordre de 30 à 50% environ. Comme le montre les résultats obtenus jusqu’à ce jour, en cas de crues, ces épis submergés, discrets et respectueux de l’état naturel, orientent le courant vers le milieu des eaux, soulageant ainsi les rives non aménagées. De plus, la mise en place d’épis submergés a augmenté la diversité des courants, la variabilité de la profondeur des eaux et de la composition des substrats. Par ail- >

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Umfeld für ein Monitoring der Buhnen-wirkung.

STröMuNgSLENKuNg IM FLuSSbAu

Die meisten heutigen Baumassnahmen an Fliessgewässern gehen davon aus, dass Ufer und Sohle mehr oder weniger hart definiert und stabilisiert werden müssen, um den Strömungsangriffen die Stirn zu bieten. Ufer und Sohle sind je-doch ihrer Entstehung nach immer eine Folge der Strömung, die auf sie einwirkt. Daher fallen heute die allermeisten Me-thoden – auch im naturnahen Wasserbau – eigentlich unter «Symptombehand-lung». Dagegen stellen Methoden zur Strömungslenkung ursachenorientierte Herangehensweisen dar. Hierzu gehören rund ein halbes Dutzend in die Gewäs-sersohle integrierte Einbauten wie Lenk-, Trichter- und Schneckenbuhnen sowie Pendelrampen, die unter dem Begriff In-stream River Training (übersetzt: «Fluss-bau im Stromstrich») zusammengefasst werden [1]. Instream River Training be-deutet in der Praxis, dass durch niedrige, naturnahe Einbauten die Strömung so angepasst wird, dass harte Sicherungen reduziert oder ganz weggelassen werden können – ohne bei Hochwasser die Ge-rinnestabilität zu gefährden. Im Unterschied zu klassischen Buhnen-formen handelt es sich bei Lenkbuhnen um niedrige Querbauwerke, die bereits bei Niedrigwasser vollständig überströmt werden [1]. Sie ragen meist nur rund 10–20 cm aus der Sohle heraus. Ihre Funkti-onalität erreichen Lenkbuhnen und auch Pendelrampen bei grösseren Abflüssen, indem sie Spiralströmungen um eine Längsachse in Fliessrichtung induzieren [1]. Damit beeinflussen sie Geschwindig-keitsverteilung, Geschiebetransport und verlagern die Hauptströmung [2].

ENT WICKLuNg uND FOrSChuNgEinige der Instream River Training-Bau-typen, darunter verschiedene Lenkbuh-nenformen und die Pendelrampe, wurden in den 1990er-Jahren von Otmar Grober, Wassermeister der Baubezirksleitung Bruck an der Mur (Steiermark, Öster-reich), entwickelt [3]. Grober liess sich bei der Entwicklung von den Ansätzen des österreichischen Naturforschers und Visionärs Viktor Schauberger (1885–1958) inspirieren, der sich bereits um 1930 erfolgreich mit Strömungslenkung

und naturgemässer Wasserbewegung im Flussbau befasste [4].Unabhängig von Grober wurden in den USA seit den 1990er-Jahren verschiedene In-Stream Structures entwickelt [5]. Insbe-sondere die von David Rosgen (Colorado) entwickelten «Cross-Vanes», «W-Weirs» und «J-Hook Vanes» [6] besitzen ein na-turnahes Erscheinungsbild und wirken strömungstechnisch wie Lenk- und Trich-terbuhnen. Sie können ebenfalls zu den Bauweisen des Instream River Training gezählt werden.Die Forschung, massgeblich an der TU Braunschweig und der TU Graz seit unge-

Fig. 1 Ausgeführte Abschnitte an der unteren Taverna in Fliessrichtung:A Umlegung – Neues Gerinne mit inklinanten Lenkbuhnen für Hochwasserschutz und

Renaturierung, Altlauf teilweise als Feuchtgebiet erhaltenB Kirche – Lenkschnecken für Revitalisierung innerhalb bestehendem UferverbauC obere Sonnhalde – Ausbau mit Trichterbuhnen für Hochwasserschutz und

Renaturierung, Anlage von Fussweg und BadebuchtD untere Sonnhalde – Ausbau mit naturnaher Blockrampe für Hochwasserschutz und

LängsvernetzungE Einmündung – inklinante Lenk- und Hakenlenkbuhnen für Revitalisierung entlang

bestehender Ufermauer, Abflachung des gegenüberliegenden UfersSections réalisées au niveau du cours inférieur de la Taverna dans le sens de l’écoulement des eaux:

A Correction – Nouveau cours avec épis submergés à plan inclinéB Eglise – Epis en escargot pour la revitalisation des rives déjà aménagéesC o. Sonnhalde – Aménagement avec des épis en entonnoir pour la protection contre les

crues et la renaturation, Mise en place d’un chemin pour piétons et baie de baignadeD u. Sonnhalde – Aménagement avec rampe de fond proche de l’état naturelE Embouchure – épis submergés et épis en crochet à plan incliné pour la revitalisation

fähr 2004, bestätigte mit Modellierungen und Laborversuchen die Effekte von ver-schiedenen Bautypen des Instream River Training, so auch die uferentlastende Wir-kung von inklinant (gegen die Strömung) angeordneten Lenkbuhnen [7]. Durch die bereits erwähnte Spiralströmung erhö-hen Lenkbuhnen die Strömungsvielfalt, die Substratsortierung und die Tiefenva-rianz [2]. Dadurch erreichen diese Ein-bauten eine willkommene Verbesserung der Habitatqualität für aquatische Lebe-wesen [8]. Ausserdem erhöht eine vielfäl-tige Gerinnemorphologie die Selbstreini-gungskraft von Fliessgewässern [9].

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bAuTYPEN AN DEr TAvErNA

Insgesamt wurden an der Taverna dreis-sig inklinante Lenkbuhnen, fünf Trich-terbuhnen, zwei Schneckenbuhnen und zwei Hakenlenkbuhnen aus Blocksteinen eingebaut. Diese Bautypen wurden je nach Standort aufgrund der dort zu errei-chenden Ziele gewählt.

I n k l i n a n t e L e n k b u h n e nZum Schutz der Ufer und zur Gerin-nestrukturierung wurden entlang der Aussenkurven inklinante Lenkbuhnen (Fig. 2a) seriell angeordnet. Die inkli-nanten Lenkbuhnen schützen die erosi-onsgefährdeten Prallufer, indem sie die Strömung anpassen: Die aufgrund der Fliehkraft auftretende, ufergefährdende Kurvenströmung – ebenfalls eine Spi-ralströmung – wird durch die entgegen-

gesetzte Drehrichtung der buhnenindu-zierten Spiralströmung neutralisiert [7]. Statt wie üblich am Prallufer zu graben (Kurvenkolk), tieft sich der Fluss dadurch in der Mitte des Betts ein und lagert Se-dimente am Prallufer ab. Dadurch wird die Hauptströmung in die Gerinnemitte verlagert [2, 3]. Der für diese Wirkung optimale Winkel zwischen Uferlinie und inklinanter Buhnenachse beträgt ca. 60° [7]. Da die Strömung aufgrund der Flieh-kraft nach einiger Distanz wieder zum Prallufer zieht, ist eine serielle Anord-nung der Buhnen entlang der Aussen-kurve erforderlich. Zur Bestimmung der idealen Buhnenabstände an der Taverna wurden Erfahrungswerte herangezogen und daraus allgemeine Grundsätze ab-geleitet: Für kleine Kurvenradien (r < 3 × Sohlenbreite) gilt Sohlenbreite × 0,8 bis 1,0; für grosse Kurvenradien (r > 8 ×

Fig. 2 An der unteren Taverna eingesetzte Lenkbuhnen-Typen:a inklinante Lenkbuhnen, b inklinante Trichterbuhne, c Lenkschnecke, d inklinante Hakenlenkbuhne

Types d’épis mis en place au niveau du cours inférieur de la Taverna: a épis submergés à plan incliné; b épis en entonnoir à plan incliné; c épi en escargot; d épi en crochet à plan incliné

Sohlenbreite) gilt Sohlenbreite × 1,8 bis 2,0; für mittlere Kurvenradien gilt Soh-lenbreite × 1,5. Grundsätzlich wurde an der Taverna darauf geachtet, dass die Buhnenabstände immer leicht variieren, damit kein starrer Takt entsteht. Die Län-ge der inklinanten Lenkbuhnen geht hier in der Regel nicht über die Gerinnemitte hinaus. Entlang der Doppelkurve des Ab-schnitts «Umlegung» wurde gänzlich auf Uferbefestigung durch Längsverbau ver-zichtet. Beim Abschnitt «Einmündung» wurde infolge beengter Platzverhältnisse die bestehende Ufermauer im Prallhang belassen und die Abstände der inklinan-ten Buhnen an die Eigenschaften des Mauerfundaments angepasst. Eine expo-niert verlaufende Kanalisationsleitung wurde teilweise hart gesichert.

I n k l i n a n t e Tr i c h t e r b u h n e nInklinante Trichterbuhnen (Fig. 2b) wurden an der Taverna entlang des ge-raden Flussabschnitts «obere Sonnhal-de» zur Entlastung der Ufer und für die Gerinnestrukturierung eingebaut. Diese beidseitig ausgebildete Bauweise indu-ziert zwei Spiralströmungen, welche die Hauptströmung auch bei Hochwasser von den Ufern weg zur Gerinnemitte lenken, wo sie ökologisch wertvolle Kolke schafft [2]. Entlang dem renaturierten Abschnitt «obere Sonnhalde» wurde auf die Uferbe-festigung durch Längsverbau verzichtet.

S c h n e c ke n b u h n e nZur ökologischen Aufwertung eines gera-den Abschnitts mit bestehendem Längs-verbau wurden an der Taverna inklinan-te Lenkbuhnen mit Schneckenbuhnen kombiniert. Dadurch entstand eine neue Bauweise (Lenkschnecke, Fig. 2c). Die oh-renförmigen Buhnen wurden hier wech-selseitig eingebaut.

H a ke n l e n k b u h n e nDie den inklinanten Lenkbuhnen ähnli-chen Hakenlenkbuhnen (Fig. 2d) wurden an der Taverna auf einer geraden Strecke wechselseitig eingebaut. Dieser Bautyp setzt sich aus einem inklinanten Teil am Ufer und einem deklinanten Teil am Buh-nenkopf zusammen. Der inklinante Teil entlastet das Ufer, unterstrom des Knicks entsteht ein ausgeprägter Kolk [10].

bAuLIChE uMSETZuNg

Da genaue Bemessungsregeln für Lenk-buhnen bislang fehlen, wurde für die Sta-

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bilität auf generelle konstruktive Regeln zurückgegriffen. So wurde die Blockstein-grösse in Abhängigkeit der Korngrösse des Bettmaterials und der Sohlschub-spannung ermittelt. Entsprechend diesen Anforderungen wurden Blockgrössen von rund 1,5 t eingebaut. Wie im vorherigen Kapitel erwähnt, wurden für Form und Buhnenlänge Erfahrungswerte und Mo-dellversuche herangezogen und Grund-sätze für Buhnenabstände in Gerinnekur-ven aufgestellt.Für die Bestimmung der Einbauhöhe wur-den u. a. Ergebnisse aus Modellversuchen berücksichtigt, wonach Lenkbuhnen bei ca. 9- bis 10-facher Überströmungshöhe eine optimale Lenkwirkung erzielen – die Stimmigkeit von Geometrie und Abstän-den vorausgesetzt [7]. Bei allen an der Taverna verwendeten Lenkbuhnen-Typen liegt die Einbauhöhe bei rund 0,1 bis 0,2 m über Sohlenniveau, womit relativ zur Höhe des Hochwasserspiegels von ca. 1,2 bis 1,5 m (HQ100) eine gute Lenkwir-kung zu erwarten ist. Die Buhnenwurzel wurde jeweils gut in der Böschung verankert. Weitere Block-steine unterstrom der Buhnenachse die-nen als Nachkolkschutz und verhindern, dass die Buhnensteine in ihren eigenen Kolk fallen. Die Kolkschutzsteine sind rund 0,5 bis 0,8 m unter Sohlenniveau eingebaut, damit sich trotzdem eine ökolo-gisch wertvolle Kolktiefe ausbilden kann. Die Einbaumethode wurde den Erforder-nissen des jeweiligen Standorts angepasst (z. B. Trockenbau, Nassbau, baggerbarer Untergrund, anstehende Molasse, Einbe-zug bestehender Bauwerke). Grundsätz-lich wurde auf eine enge Zusammenar-beit zwischen Ingenieur und Maschinist geachtet, um die optimale Funktionalität der Lenkbuhnen zu erreichen.

bIShErIgE ErgEbNISSE

uFErSChuTZDie Prallufer eines Fliessgewässers sind natürlicherweise am stärksten von Erosi-on betroffen. Die unbefestigten Gerinne-kurven an der unteren Taverna wurden vermessen, um nach einem Hochwasser Aufschluss über die Effizienz der ein-gebauten Lenkbuhnen zu erhalten. Die bei bisherigen Hochwasserereignissen (max. ca. 16 m3/s, d.h. HQ1) beobach-tete deutliche Strömungsberuhigung an Prallufern (Fig. 3) und die generelle Auflandungstendenz an Prallufern (Fig. 4) zeigen bereits heute den uferschüt-

Fig. 3 Gerinnekurve mit inklinanten Lenkbuhnen:a gegen Fliessrichtung bei Niedrigwasser (links) und bei kleinem Hochwasser (rechts)b in Fliessrichtung bei kleinem Hochwasser

Coude du canal avec épis submergés à plan incliné:a dans le sens opposé de l’écoulement en basses eaux (à gauche) et en situation

de crues de faible intensité (à droite)b dans le sens de l’écoulement de l’eau en situation de crues de faible intensité

Fig. 4 Morphologische Wirkung von inklinanten Lenkbuhnen an der Taverna:a Foto (links) und Gerinneaufnahmen in 3-D-Ansicht (rechts) zeigen Kolkbildung,

Substratsortierung/Schotterfahnen sowie Auflandungen/Sandbänke am Prallhangb zunehmende Auflandung am Prallhang im Bereich einer Lenkbuhne vor (links) und

nach kleinem Hochwasserabfluss (rechts)Effet morphologique des épis submergés à plan incliné sur la Taverna:

a La photo (à gauche) et les vues du canal en 3 D (à droite) montrent l’affouillement, la composition du substrat/les cailloutis ainsi que des comblements/ensablements au niveau de la berge affouillée

b comblement croissant au niveau de la berge affouillée près d’un épi submergé avant (à gauche) et après l’écoulement de crues de faible intensité (à droite)

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zenden Effekt von Lenkbuhnen klar auf. Künftige Gerinnevermessungen nach ei-nem grösseren Ereignis sollen die Hoch-wassertauglichkeit nachweisen und die weitere Gewässerentwicklung unter dem Einfluss der Lenkbuhnen aufzeigen.

öKOLOgIEDer bereits erwähnte Einfluss der Lenk-buhnen auf die Strömungsvielfalt und die Sohlenstruktur brachte auch Vorteile für die Wasserlebewesen. Insbesonde-re durch die Schaffung von bis zu 0,7 m

men. Entlang dem aufgehobenen Gerin-ne (Fig. 1) wurden zudem verschiedene Feuchtbiotope erstellt.Auf einigen Abschnitten wurde aufgrund der beengten Platzverhältnisse der beste-hende Längsverbau belassen und weitere Lenkbuhnen zur Gerinnestrukturierung in die Sohle eingebaut. Im Abschnitt mit den Lenkschnecken konnte dadurch eine reiche Palette von Strömungen innerhalb des Gerinnequerschnitts geschaffen und die Tiefenvarianz der vorher annähernd horizontalen Sohle deutlich erhöht wer-den. Bei niedrigem Wasserstand lenken diese Einbauten die Hauptströmung stark vom Ufer weg, wodurch der Stromstrich bei wechselseitiger Anordnung mäand-rierend verläuft (Fig. 6a). Zwischen den beiden Buhnenschenkeln einer Lenk-schnecke kommt es zu deutlicher Ablage-rung und Substratsortierung. Durch den Einbau von Lenkbuhnen entlang der be-stehenden Ufermauer im Abschnitt «Ein-mündung» entstand eine abwechslungs-reiche Strecke mit leichten Auflandungen am Prallufer, Kolken in Gerinnemitte und pendelndem Stromstrich (Fig. 6b). In Kom-bination mit der Abflachung des Gleit- ufers verschwand der zuvor kanalartige Charakter des Abschnitts. Nebst ökologi-schen und gestalterischen Zielen wurde hier mit der Verlagerung des Stromstrichs zur Gerinnemitte hin auch eine Entlas-tung der alten Ufermauer erreicht. Mit dem Bau einer naturnah ausgeführten Blockrampe wurde schliesslich ein letztes Hindernis für die Fischwanderung im Un-terlauf der Taverna beseitigt und für Er-holungsuchende nebst einem neuen Spa-zierweg auch eine Badebucht angelegt.

Fig. 5 Renaturierter Abschnitt mit unverbauten Naturufern an der Taverna. Dank der unauffälligen, aber wirksamen Lenkbuhnen konnte auf Uferverbau verzichtet werden, ohne die Gerinne-stabilität zu gefährden

Section renaturée avec des berges naturelles non aménagées de la Taverna. Grâce aux épis submergés discrets mais efficaces, on a pu renoncer à l’aménagement des rives sans mettre la stabilité du canal en péril

Fig. 6 Revitalisierte Abschnitte an der Taverna. Wo bestehender Uferverbau belassen wurde, sorgen Lenkbuhnen für eine vielfältige Strömungs- und Sohlenstruktur:a Lenkschnecken zwischen bestehendem Blocksteinverbau, b inklinante Lenk- und Hakenbuhnen entlang bestehender Ufermauer

Sections revitalisées de la Taverna. Là où l’aménagement des rives a été laissé tel quel, les épis submergés assurent la diversité des structures de courant et de fond de lit: a Epis en escargot entre les blocs de pierre aménagés; b épis submergés et en crochet à plan incliné le long du mur de rive

tiefen Kolken sowie lockeren Schotterfah-nen (Fig. 4) konnten den Fischen an der Taverna wertvolle Einstandsmöglichkei-ten und Laichgründe zur Verfügung ge-stellt werden. Die unverbauten Naturufer im Bereich der renaturierten Abschnitte wirken natürlich und werden bereits von Wildtieren als direkte Zugänge zum Fluss genutzt. Die Lenkbuhnen selbst sind re-lativ unauffällig (Fig. 5). Mit der Entwick-lung der gepflanzten einheimischen Ufer-vegetation wird die biologische Vielfalt im Gewässerraum künftig noch zuneh-

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KOSTENEINSPAruNgENDa die lokalen Impulse der Lenkbuhnen einen weitreichenden Einfluss auf die Strömung haben, werden weniger Naturstein-blöcke benötigt als bei einem Längsverbau der Ufer. Bei den renaturierten Abschnitten an der Taverna wurde gänzlich auf Längsverbau verzichtet, womit die Kosten spürbar gesenkt wer-den konnten. Weil sich je nach Gerinneform und Krümmung der Bautyp, die Anzahl und die Länge der Lenkbuhnen unterschei-den, wurde die Bandbreite der Kosteneinsparungen ermittelt. An der Taverna liessen sich mit dem Einbau der Lenkbuhnen im Vergleich zu klassischem Längsverbau aus Natursteinblöcken ca. 30 bis 50% der Kosten einsparen.

SChLuSSFOLgEruNg uND AuSbLICK

Insgesamt eröffnet sich mit der Strömungslenkung ein span-nendes Feld im Wasserbau, wo die Kommunikation mit dem fliessenden Medium im Zentrum steht. Der innovative Charak-ter des ausgeführten Bauprojekts an der unteren Taverna zeigt deutlich, dass Wasserbau dank dem Einbezug von Instream Ri-ver Training sanfter, ökologischer und kostengünstiger betrie-ben werden kann. Es konnte auf weiten Strecken gänzlich auf Ufersicherungen aus Hartverbau verzichtet werden, wodurch für vergleichsweise wenig Geld der rund 200 m lange Gewäs-serabschnitt «Umlegung» neu gebaut und der rund 150 m lange Abschnitt «obere Sonnhalde» kostengünstig renaturiert werden konnte. Die morphologische Entwicklung dieser Abschnitte ver-läuft wie gewünscht und wird weiterhin untersucht. Neben den Lenkbuhnen war in diesen Abschnitten auch ein genügendes Angebot an Raum mitentscheidend für den Verzicht auf Längs-verbau, denn die relativ flache Gestaltung der Ufer brachte zusätzliche Sicherheit für die Gerinnestabilität, in Form von verminderten Schleppkräften. Inwieweit mit Instream River Training auch bei sehr engen Platzverhältnissen auf Längsver-bau verzichtet werden kann, müsste in Modellversuchen oder weiteren Anwendungen erprobt werden. Doch auch in Fällen, wo Uferverbau mit Instream River Training lediglich reduziert werden kann, sind ökologische Verbesserungen und Kostenein-sparungen zu erwarten. Neben den renaturierten Strecken konnten an der Taverna weitere rund 200 m kostengünstig revitalisiert werden, indem Lenkbuhnen innerhalb des bestehenden Uferverbaus eingesetzt wurden. Die mit den Lenkbuhnen erzielten Verbesserungen der Habitatqualität sind durchwegs ermutigend. Mit kommenden Untersuchungen, insbesondere der Fischbestände in der Taver-na, können die bisher gemachten Beobachtungen abgesichert werden. Daneben wäre es interessant, auch die Entwicklung der terrestrischen Artenvielfalt und der Freizeitnutzung durch die Bevölkerung Flamatts zu verfolgen.

Der frühe Einbezug aller im Projekt involvierten Partner, aber auch der Bevölkerung war ein weiterer Baustein für die erfolg-reiche Ausführung des Projekts. Höhepunkt dieser Mitwirkung war der 26. Mai 2011, als die Taverna vom alten ins neue Ge-rinne umgeleitet wurde und sich rund 200 Interessierte auf der Baustelle einfanden. Weil mit wenig Materialaufwand viel erreicht wird, könnte sich die Anwendung von Lenkbuhnen grundsätzlich als weitverbrei-tete Flussbau-Praxis etablieren. Auch angesichts der heute in Gewässerschutzgesetz und -verordnung geforderten Renaturie-rungen könnte Instream River Training dank ökologischer und ökonomischer Vorteile viele Wasserbauprojekte bereichern.Die beispielhafte Strecke an der Taverna zeigt einen möglichen Weg auf und kann insbesondere nach einem bestandenen Härte-test durch ein grösseres Hochwasser eine wichtige Referenz für weitere Anwendungen in der Schweiz werden.

LITErATurvErZEIChNIS[1] Mende, M.; Sindelar, C. (2010): Instream River Training: Lenkbuhnen und Pen-

delrampen. Rutschmann, P., ed. In: «Wasserbau in Bewegung – Von der Statik zur

Dynamik», Juli 1–3 2010 2010, Institut für Wasserbau, TU München, S. 36–44

[2] Sindelar, C.; Mende, M. (2009): Lenkbuhnen zur Strukturierung und Stabilisierung

von Fliessgewässern. Wasserwirtschaft, Heft 1-2 / 2009, S. 70–75, Vieweg +

Teubner Verlag, Wiesbaden

[3] Grober, O. (1998): Ökologisch orientierte Gewässerinstandhaltungen mit natur-

naher dynamischer Landschaftseingliederung nach Grundsätzen von V. Schau-

berger in der Region Mariazell an der Salza und ihren Nebenbächen. Zusammen-

stellung der Baubezirksleitung Bruck/Mur

[4] Österreichisches Patentamt (1933): Patentschrift Nr. 134543 – Viktor Schauberger

in Wien – «Wasserführung in Rohren und Gerinnen». Angemeldet am 12. 08.1931,

Beginn der Patentdauer am 15. 04.1933. Wien, Österreichische Staatsdruckerei

[5] Radspinner, R. R.; Diplas, P; Lightbody, A. F.; Sotiropoulos, F. (2010) : River Training

and Ecological Enhancement potential Using In-Stream Structures. Case Studies.

Journal Of Hydraulic Engineering. ASCE – American Society of Civil Engineers. Vol.

136, Issue 12, pp. 967–979; doi:10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000260

[6] Rosgen, D. L. (2006) : The Cross-Vane, W-Weir and J-Hook Vane Structures … Their De-

scription, Design and Application for Stream Stabilization and River Restoration. Paper

delivered at American Society of Civil Engineers Conference, Reno, NV, 2001; updated

[7] Meyenburg, I. (2007): Einfluss der Anordnung und Geometrie von Lenkbuhnen

auf ihre hydraulische Wirkung. Diplomarbeit am Leichtweiss-Institut für Wasser-

bau, TU Braunschweig, unveröffentlicht

[8] Pinter, K.; Unfer, G.; Wiesner, C. (2009): Fischbestandserhebung der Mur im Be-

reich St. Michael. Studie des Instituts für Hydrobiologie und Gewässermanage-

ment, Universität für Bodenkultur Wien im Auftrag der Steiermärkischen Landes-

regierung, unveröffentlicht

[9] Singer, G.; Besemer, K.; Schmitt-Kopplin, P.; Hödl, I.; Battin, T. J. (2010): Physi-

cal Heterogeneity Increases Biofilm Resource Use and Its Molecular Diversity in

Stream Mesocosms. PLoS ONE 5(4): e9988. doi:10.1371/journal.pone.0009988

[10] Mende, M. (2012): Uferumgestaltung und Gewässerentwicklung an der Wiese bei

Maulburg. Technischer Bericht Ausführungsprojekt der IUB Ingenieur-Unterneh-

mung AG, Bern, unveröffentlicht

vErDANKuNgDie Autoren danken allen Beteiligten des Projekts, insbeson-dere Marius Cotting von der Gemeindeverwaltung Wünnewil-Flamatt, Jean-Claude Raemy vom Tiefbauamt des Kantons Fribourg und dem Team der Kästli Bau AG für eine gute und erfolgreiche Zusammenarbeit. Nicht zuletzt sei der Bevölke-rung von Flamatt für ihr Vertrauen gedankt.

leurs, les épis submergés ont permis de nettement valoriser en termes écologiques les sections monotones du canal à l’intérieur du tronçon longitudinal déjà aménagé. Dans l’ensemble, ceci a débouché au niveau du cours infé-rieur de la Taverna à proximité de la zone de lotissement, sur un paysage fluvial varié et économique associant protection contre les inondations et renaturation. Le projet est accueilli favorablement par la population et les autorités.

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